许洪高， 王 鑫， 李 东

(1.北京市科学技术研究院 生物医药与营养健康协同创新中心， 北京 100089；2.北京市营养源研究所 北京市系统营养工程技术研究中心， 北京 100069)

人体所需的必需营养素有42种，既包括蛋白质、脂肪、碳水化合物(含膳食纤维)等宏量营养素，也包括矿物质、维生素等微量营养素，还包括水。普通居民的膳食指南推荐每天食用奶类、大豆及其制品。乳及乳制品是营养成分齐全、组成比例适宜、易消化吸收、营养价值高的食品。乳及乳制品以牛、羊、马、骆驼等哺乳动物为来源，以牛为来源的最常见，包括牛奶、奶粉、酸奶、奶酪、冰淇淋、调制乳、乳饮料等。牛奶中蛋白质的平均含量为3%，80%以上为酪蛋白，其余为乳清蛋白，消化率达到90%以上，必需氨基酸比例符合人体需要，属于优质蛋白质，常与鸡蛋蛋白一同作为参比蛋白[1]；牛奶中的脂肪含量3%～4%，以微脂肪球的形式存在，有利于消化吸收；碳水化合物主要为乳糖，有调节胃酸、促进胃肠蠕动和促进消化液分泌的作用，并能促进钙、铁、锌等矿物质的吸收，以及助长肠道乳酸菌繁殖，抑制腐败菌的生长。乳及乳制品还是膳食钙的主要来源，也是膳食中优质磷、维生素A、维生素D和维生素B2的重要供给来源之一。乳与乳制品作为日常膳食重要的蛋白来源，市场普及度极高。根据Euromonitor公司2018年的统计数据，全球乳制品的市场份额超过3 000亿美元/年，中国的市场销售额达到617亿美元；而AC尼尔森公司的统计数据显示中国酸性乳、中性乳和成人乳粉的市场份额达到1 666亿元，其中酸奶产品的年均复合增长率超过12%[2]。

1 乳制品与健康的关系

日常食用乳制品(牛奶、奶酪和酸奶)不仅可以补充宏量的蛋白质营养素，还能为健康带来益处。对于美国人而言，每日摄入的牛奶和乳制品提供10%左右的能量需求，但能够提供51%的钙、58%的维生素D、28%的磷和维生素A、26%的维生素B12、25%的维生素B2和15%～30%的蛋白质[3]。我国膳食指南推荐居民日摄入牛奶300 g，也占到日能量需求的9.3%。

Malik等[4]研究发现，成年女性在青少年时期每日食用2份乳制品能够降低2型糖尿病的发病风险(38%)。摄入低脂牛奶及其制品可降低乳腺癌的发病风险，牛奶及其制品还可促进成人骨密度增加[5]。研究显示，牛奶及其制品的摄入量每增加400 g/d可降低结肠癌患病风险17%，每增加200 g/d可降低结直肠癌风险9%[6]。还有研究表明，摄入牛奶及其制品、低脂牛奶及其制品和液态奶可降低高血压的发病风险[7]。80 g/d的低脂发酵乳制品摄入量与0 g/d的摄入量相比，可有效降低2型糖尿病的发病风险[8]。另外，每日摄入超过1份(约250 mL)的低脂乳制品将有助于降低心血管疾病的风险[9](见表1)。

牛奶在发酵过程中产生了小分子的低聚肽，瑞士乳杆菌(Lactobacillushelveticus)和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)共同发酵牛奶可产生缬氨酸(Val)-脯氨酸(Pro)-脯氨酸(Pro)、异亮氨酸(Ile)-脯氨酸(Pro)-脯氨酸(Pro)这2种三肽，这2种三肽能够抑制血管紧张素转化酶(ACE)，从而具有降血压的作用[10]。酸奶可以改善乳糖不耐症、便秘和幽门螺杆菌的根除率，可降低2型糖尿病的发生风险(见表1)，但酸奶与感冒、过敏性疾病、肝病和高脂血症之间的关系尚待进一步确认[5]。

表1 乳制品与健康的关系评价

*综合评价等级是将所有研究文献汇总形成一个证据体，再根据证据等级、一致性、健康影响、研究人群及适用性等评价指标形成综合评价，分为A、B、C、D四个推荐等级。其中B等级表示大多数情况下，证据体的结论指导实践是可信的。

对中国普通成年人、男性和儿童进行的实验结果显示，每日摄入250 mL以上的酸奶，对乳糖不耐症患者的症状明显减轻[11-13]。Pelletier等[14]和Leis等[15]分别对法国和美国的乳糖不耐症类消费者进行酸奶实验，发现酸奶对乳糖不耐症患者的症状有减轻作用。

临床实验或者半临床实验发现，每日摄入100 mL/次的酸奶2次可促进排便，降低中国成年人非器质性便秘的发生率[16-19]。Mazlyn等[20]、Agrawal等[21]和Krammer等[22]通过临床实验发现每日摄入酸奶的益生菌多于4×1011时，对功能性便秘起到改善作用；而酸奶中的益生菌摄入量低于3×1010时，对功能性便秘的改善作用不显著。

2 糖与健康的关系

糖不仅是日常生活必需品，也是含糖食品的重要原料。广义上的糖与碳水化合物等同，指由碳、氢和氧三种元素组成，且所含的氢氧比例和水相同，是为人体提供能量的3种主要营养素之一。食物中的碳水化合物分为可以吸收利用的有效碳水化合物和不能消化的无效碳水化合物两大类。我国食物营养标签上常见碳水化合物一项，是糖、寡糖和多糖的总称，包括淀粉、纤维素等多糖。但营养标签在标示膳食纤维的前提下，碳水化合物就不包括膳食纤维。国外食物营养标签上还常见糖的标示，这里的糖指单糖和双糖的总和，包括葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等单糖和双糖组分。

涵盖15个省17 660名居民(男性8 421名，女性9 239名)的中国健康与营养调查结果显示，糖在我国居民膳食构成的比例已由2002年的0.1%逐步提升到2012年的0.4%[23]。调查人群中有含糖预包装食品消费记录的人群共5 980名(男性2 685名，女性3 295名)，占总人数的33.9%。在这些人群中，纯牛乳类食品的消费人群构成比例最高(44.2%)，其次为面包类(28.5%)、糕点类(23.8%)和乳制品类(22.2%)。根据每类食品的消费量和糖含量水平，计算获得来自预包装食品的总糖摄入量中位数为10.5 g/d，其中有15.8%含糖食品消费人群(945名)总糖摄入水平超过25 g/d；且6～17岁和60岁及以上人群总糖摄入量最高(P<0.001)，但男女性别间的总糖摄入水平无统计学差异。

世界人均日消费的糖所提供能量接近500 kcal[24]，约占日推荐摄入能量的25%，FAO/WHO的指南(2017年)建议，成年人和儿童应将其每天的游离糖摄入量降至其总能量的10%以下[25]。降到5%以下或者每天大约25 g糖(96 kcal)将有更多的健康益处。《中国居民膳食指南》(2016版)推荐健康人群的碳水化合物的供给量为总能量摄入的55%～65%，同时要求碳水化合物应包括复合碳水化合物淀粉、不消化的抗性淀粉、非淀粉多糖和低聚糖等；限制纯能量食物如糖的摄入量。不同国家和地区控制居民糖摄入的政策举措见表2[24-28]。

很多研究[29-34]表明，糖的过量摄入，特别是含糖饮料的过量摄入将增加龋齿、高血压和2型糖尿病等代谢性疾病与心血管疾病的风险(见表3)。糖的摄入与肥胖风险的关系与是否控制总能量摄入有关；过多摄入果糖可增加高血脂的发病风险[5]。其他有关糖对健康的影响，Evans[35]和Rippe等[36]进行了阐述。Mann等[37]采用荟萃分析发现，高糖饮食将显著增加体脂。尽管公众健康引起了相关部门的高度重视，且号召人们降低糖的摄入量，但低糖饮食(糖供能占总供能的25%甚至更低)对健康的影响仍缺乏直接的实验数据。

现实中，果葡糖浆作为一种甜度与白砂糖相当、价格更便宜的甜味料广受食品企业的青睐。与葡萄糖不同的是，果糖对餐后血糖升高的影响较小，因此很多人认为果糖对2型糖尿病人而言是一种健康的糖；另外，果糖作为一种水果中天然存在的糖也为其健康性做了背书，但人们忽略了果糖在体内的代谢途径。绝大多数果糖在体内会转化成葡萄糖，然后再转化成低密度脂蛋白或者成为脂肪粒沉积于脂肪细胞。但与葡萄糖在全身各处都参与代谢显著不同，果糖几乎全部在肝脏进行代谢，一次性摄入过多的果糖将导致脂肪在肝脏堆积，长此以往将增加非酒精性脂肪肝和胰岛素耐受的发病风险[38-40]。更多研究显示，过量摄入果糖和高果糖浆与心血管疾病的发病风险有紧密相关性[41]。

3 糖对乳制品的作用

糖在食品中有很多作用，不仅可以使食品更加适口宜人，而且作为食品的填充料，能够增加黏度、增强风味、提供感官质构、赋予颜色、降低水分活度、阻止蛋白变性等，具体作用机理见表4[42-43]。

对于乳制品而言，应用糖的产品主要包括调制乳、风味发酵乳、加糖乳粉、冰淇淋和含乳饮料等。糖在发酵乳制品中不仅具有增加甜味、改进口感和质构的作用，还可以作为微生物发酵的碳源营养物质，也可以遮盖风味乳制品(比如巧克力)配料所带来的苦味。

表2 不同国家和地区政府控制居民糖摄入量的政策措施

表3 糖与健康的关系评价

*综合评价等级是将所有研究文献汇总形成一个证据体，再根据证据等级、一致性、健康影响、研究人群及适用性等评价指标形成综合评价，分为A、B、C、D四个推荐等级。其中B等级表示大多数情况下，证据体的结论指导实践是可信的。

表4 糖在食品中的作用

3.1 糖在冰淇淋中的作用

冰淇淋中常用的甜味料组合是蔗糖10%～12%、果葡糖浆3%～5%[44]。添加糖的主要目的是提供甜味，增加风味；提供总的固形物，提供爽滑的质构；让冰淇淋产品更软，便于食用。

糖的主要功能是通过让冰淇淋产品变甜以及增加令人愉悦的奶油风味而提高冰淇淋产品的接受度。但不同甜味料在口腔的甜味表现并不一致，相同浓度的果糖、葡萄糖和蔗糖溶液在口腔中感受不同，具体而言，果糖溶液最甜，葡萄糖溶液的甜度最低，果糖溶液能让人最先感受到甜度，甜度持续的时间也最短，而葡萄糖溶液次之，蔗糖感受到的甜度时间最慢、甜度持续的时间最长[45]。

糖也决定着冰淇淋产品的质构，从而影响消费者的感官感受[46-47]。糖浓度的增加，冰淇淋的硬度将减小；增加糖浓度还能够减小冰淇淋冰晶的粒径，从而增加冰淇淋的爽滑感。糖对冰淇淋冰晶大小的影响主要包括影响冰晶形成和降低冰点两个方面。糖影响冰晶大小主要通过改变结晶速度实现；降低冰点还将影响冰淇淋在货架期内的重结晶、也影响冰淇淋产品的软硬度和溶解速率。另外，不同原料对产品品质的影响并不一致，例如，在配方一致的情况下，果糖浆比葡萄糖浆能够增加冰淇淋充气凝冻环节的膨胀体积[48]。

3.2 糖在发酵乳制品中的作用

酸奶是一种历史悠久的食品[49]，糖对原料乳的乳酸发酵并不是必需的，但糖能中和原料乳乳酸发酵之后的酸味，提高最终产品的消费者接受度；糖能够增加发酵酸乳的可溶性固形物，从而控制酸奶产品的黏度和脱水收缩现象[50]。

发酵乳制品中的益生菌在人体消化道的存活率取决于益生菌耐受胃酸、胆汁的能力，但发酵乳制品中的糖能够提高益生菌在人体消化道的存活率[51]。

4 乳制品中糖的应用现状

乳制品中常用的糖包括：甘蔗源或甜菜源的蔗糖、淀粉转化物(果葡糖浆、葡萄糖浆、麦芽糖浆、麦芽糊精)、变性淀粉等。

对市售纯牛乳、调制乳、酸乳、乳粉、冰淇淋等61款乳制品检测后发现，液态乳和乳制品中的总糖含量为6.1～14.2 g/100 g(或g/100 mL)，含果粒(酱)风味发酵乳的总糖含量较高[(14.2±2.3) g/100 g]，上述各类乳制品中蔗糖和乳糖的含量普遍高于其他单体糖成分，半乳糖和葡萄糖含量较高的乳制品为舒化乳，蔗糖含量较高的食品为冰淇淋、风味酸乳、风味发酵乳以及蛋糕奶油，乳糖含量较高的为纯牛乳和调制乳，冰淇淋和乳粉中还含有少量麦芽糖[52]。

对市售25款酸奶产品比较后发现，酸奶中的蔗糖含量平均为7.59 g/100 g。其中蔗糖含量最高的为12.40 g/100 g，最低的为1.34 g/100 g[53]。市售其他乳制品(部分)的糖含量见表5。

表5 部分市售乳制品的糖含量

食品分类号和食品类别引自GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》，糖含量数据为产品营养标签标示的碳水化合物含量，*为商品标签标示的糖含量。

5 乳制品减糖的现状及面临的技术挑战

根据蛋白质的日推荐摄入水平(60 g/d)及乳制品中的平均蛋白水平(约3.0%)，在乳制品的日摄入量(以200 mL/d计)占总推荐蛋白质摄入量10%的条件下，糖的摄入量(约15 g)占到了日推荐糖摄入量(25 g/d)的50%以上，综合而言，乳制品存在减糖的必要性。

乳制品减糖一般常用4种方法，糖替代、食品质构创新、多感官融合、逐步降糖等。糖替代主要通过天然或者合成甜味剂替代原产品配方中的全部或部分蔗糖，但不降低产品的甜度。针对乳饮料和冰淇淋等乳制品，采用高倍甜味剂(三氯蔗糖、安赛蜜、阿斯巴甜等)部分取代白砂糖已经有很多产品面市，比如三元品牌的大红枣风味发酵乳、伊利品牌的原味发酵乳复原乳等。

食品质构创新是指从口感、色泽、质构、风味等多维度提升甜度，但不增加产品中的糖添加量。比如进行乳糖水解，水解70%的乳糖相当于额外添加2%的蔗糖。另外，在pH值为3的食品体系添加0.10%～0.15%的葡萄糖酸钠可以降低0.05%甜菊糖苷产生的后苦味，不影响甜味的同时还能够提升酸味[54]，添加0.10%～0.15%的葡萄糖酸钠也可以降低0.03%咖啡因所产生的苦味。

多感官融合是指在减糖后，通过增加或减少食品中的组分(风味物质、胶体等)模仿糖所带来的质构、风味等特性[55]。业界对风味与食品感官的交互作用已经进行了广泛的研究[56-58]，但液体食品与半固体、固体食品对感官的影响并不一致。对于液体食品而言，由于舌头上所有的味蕾(感官受体)都是同时接受食品基质的刺激，从而形成一种风味的脉冲现象；而半固体、固体食品则不同，味蕾感受会随着食品的破碎以及舌头的运动而呈现不同的感受(见图1)[55,59]，且食品质构的破碎应力显著影响糖的感官接受度[55]。酸奶中添加0.6%的柑橘果胶能够显著增加酸奶的流变学特性，特别是黏度、胶黏性和黏结性[60]。

图1 食品风味物质的空间分布、物理特性和感官体验之间的关系Fig.1 Relationships between spatial distribution of tastants, mechanical properties, and taste perception

逐步降糖，是产品采用循序渐进的方法逐步降低糖的用量，从而降低消费者的甜度喜好水平。这种方法的效果需要很长时间才能体现，而且必须要求所有企业共同行动对某一类别产品采取降糖行动，否则将让部分企业面临很大的风险，消费者对品牌的忠诚性、专一性往往会随着食品口感喜好性的变化而发生变更[55]。

还可以通过添加功能原料，在不降低产品甜度的条件下，降低蔗糖对人体的影响，比如添加蔗糖含量3%的L-阿拉伯糖[61]，可以改变人体餐后血糖的变化幅度。

很明显，降糖将使乳制品的配方面临挑战，首先从产品品质方面存在挑战性，糖的甜味很难模仿和替代，主要是糖所产生的甜味对产品风味的影响存在质量、强度、持续性和空间性等4个维度，糖对产品质构、风味、色泽以及贮藏等品质的贡献，导致甜味降低后，其他物料的选择存在技术难度。消费者会通过对甜味的纯正与否、饱满度、甜味强度随时间变化[62]的一致性、甜味在舌头或口腔感应位置的一致性等角度进行评判。另外，消费者对产品选择的喜好性变迁也影响产品的降糖，在食品中允许使用的甜味剂更多的是化学合成的人工高倍甜味剂，天然甜味剂种类相对较少，且天然甜味剂的呈味感觉与蔗糖存在明显不同。尽管使用非营养型高倍甜味剂部分取代乳制品的蔗糖已经成功商业化，但很多市售产品的甜度仍与天然蔗糖的甜度存在显著差异，产品的质构仍需提升改进。乳糖水解减糖和应用多感官融合技术减糖具有潜力。天然高倍非营养型甜味剂结合风味修饰，或者通过添加功能成分(如果胶、膳食纤维、植物甾醇等益生元)改进产品的特征诉求，结合多感官融合技术是未来乳制品减糖的发展趋势。